(57)【要約】【課題】高精度の判別性能を持つ記録紙判別センサを備えた画像形成装置を提供することを目的としている。【解決手段】記録紙の表面で反射させるための光を発光する第一の発光手段と、記録紙を透過させるための光を発光する第二の発光手段と、記録紙の表面で反射した正反射光を受光する第一の受光手段と、記録紙の表面で反射した乱反射光と記録紙を透過した光を受光する第二の受光手段を備え、前記第一の受光手段の出力と前記第二の受光手段の出力をあらかじめ決めた閾値とを比較して記録紙の種類を判別する記録紙判別センサを備える画像形成装置において、前記第一の発光手段と第二の発光手段を同時に光らせることによって、坪量の小さい記録紙の乱反射光が暗めに検出されてしまうのを防ぐことで、高精度な判別が出来るような構成となっている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録紙の表面に光を照射する第一の発光手段と、第一の発光手段とは記録紙の対向側に設置された第二の発光手段と、記録紙の表面で反射した正反射光を受光する第一の受光手段と、記録紙の表面で反射した乱反射光と記録紙を透過した透過光を受光する第二の受光手段を備え、前記第一の受光手段の出力と前記第二の受光手段の出力をあらかじめ決めた閾値と比較して記録紙の種類を判別する記録紙判別センサを備える画像形成装置において、
前記第一の発光手段と前記第一、第二の受光手段を用いて反射光を検出する際に前記第二の発光手段を同時に発光することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第一の発光手段と前記第一、第二の受光手段を用いて反射光を検出する際に、同時に発光する前記第二の発光手段の光量を、前記第二の受光手段によって検出された透過光の光量に応じて適切な光量に制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
記録紙判別センサの結果に応じて、定着装置の定着条件を設定することの出来ることを特徴とする、請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
定着装置の定着条件は定着装置の温度を制御することを特徴とする、請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
定着装置の定着条件は定着装置に記録紙が通過する速度を制御することを特徴とする、請求項３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録紙の光沢度または光透過性を検知して記録紙の種類または坪量を判別するセンサに係わる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に現像剤を付与することにより上記潜像を現像剤像として可視化する現像装置と、所定方向に搬送される記録紙に該現像装置による該現像剤像を転写する転写手段と、該転写手段によって上記現像剤像の転写を受けた上記記録紙を所定の定着処理条件にて加熱及び加圧することにより上記現像剤像を上記記録紙に定着させる定着装置を備えている。
【０００３】
従来、かかる画像形成装置においては、例えば、画像形成装置本体に設けられた操作パネル等に記録紙たる記録紙のサイズや種類（以下、紙種ともいう）がユーザによって設定され、その設定に応じて定着処理条件（例えば、定着温度や定着装置を通過する記録紙の搬送速度）を設定するよう制御する。
【０００４】
あるいは、画像形成装置内部に記録紙を判別するセンサを用いて、例えば、特許文献１において提案されているように記録紙の表面画像をＣＭＯＳセンサによって撮像し、記録紙の表面平滑度を検出する方法により記録紙の種類を判別し、現像条件、転写条件あるいは定着条件を可変制御する。
【０００５】
さらに、前記記録紙を判別するセンサに対向する位置に発光源を設け、透過光を検出することにより、透過光による記録紙の厚さを判別する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開  ２００２−１８２５１８号公報
【特許文献２】特開  ２００１−１３９１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来の画像形成装置では、次のような課題がある。
【０００７】
検出する記録紙によって、その記録紙の厚みに差があり、記録紙が厚い場合は光が記録紙を透過することなく乱反射光が正しく検出されるものの、記録紙が薄い場合は光が記録紙を透過してしまい乱反射光が暗めに検出されてしまう。その結果、記録紙の光沢度が高めに検出されてしまい記録紙の光沢度を誤判別するという現象が起きてしまう。
【０００８】
そこで本発明では、透過光の検出結果を利用して、反射光を検出する際に同時に透過光を発光させることにより、記録紙の乱反射光が暗めに検出されてしまうのを防ぐ画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決することを目的としてなされたもので、係る目的を達成する一手段として以下の構成を備える。
【００１０】
第一の発明は、記録紙の種類及び厚さを記録紙の表面で反射した反射光量と前記記録紙を透過した透過光量に基づいて判別する記録紙判別センサにおいて、記録紙の表面で反射させるための光を発光する第一の発光手段と、記録紙を透過させるための光を発光する第二の発光手段と、記録紙の表面で反射した正反射光と記録紙を透過した拡散透過光を、時間をずらして受光する第一の受光手段と、記録紙の表面で反射した乱反射光と記録紙を透過した正透過光を、時間をずらして受光する第二の受光手段を備え、前記第一および第二の発光手段を同時に発光させることが出来ることを特徴としている。
【００１１】
第二の発明は、第一及び第二の発光手段を同時に発光させる時に、第二の発光手段の発光量を検知した紙厚に応じて変化させることを特徴としている。
【００１２】
また、この検出結果を用いて、画像形成装置の転写手段、定着装置の条件を可変制御する手段を備える。
【００１３】
なお、さらに説明すれば、本発明の第一の発明について下記のように示す。
【００１４】
（１）記録紙の表面に光を照射する第一の発光手段と、第一の発光手段とは記録紙の対向側に設置された第二の発光手段と、記録紙の表面で反射した正反射光を受光する第一の受光手段と、記録紙の表面で反射した乱反射光と記録紙を透過した透過光を受光する第二の受光手段を備え、前記第一の受光手段の出力と前記第二の受光手段の出力をあらかじめ決めた閾値と比較して記録紙の種類を判別する記録紙判別センサを備える画像形成装置において、
前記第一の発光手段と前記第一、第二の受光手段を用いて反射光を検出する際に前記第二の発光手段を同時に発光することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、紙表面の光沢度が同じでも厚さが違うことが原因で検出結果が異なっていた場合でも、本発明によって紙の厚さに影響せずに正確に光沢度を検出できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１に本発明の第一の実施例に関わる記録紙判別センサ１００の構成を示す。記録紙判別センサ１００は、図１に示すように、第一の発光手段であるＬＥＤ１０１、第二の発光手段であるＬＥＤ１０４、第一の受光手段であるフォトトランジスタ１０３、第二の受光手段であるフォトトランジスタ１０２を有している。
【００１８】
記録紙の透過光を検出する際は、ＬＥＤ１０４を発光させることにより、ＬＥＤ１０４より発せられた光が、光を集光させるためにある集光ガイド１４を通り拡散板によって拡散させられた後、記録紙Ｐの裏面へ照射される。
【００１９】
記録紙Ｐからの透過光は、スリット１２を介し、集光されてフォトトランジスタ１０２に受光される。これによって、記録紙Ｐの透過率を検出する。
【００２０】
記録紙の光沢度を検出する際は、ＬＥＤ１０１、１０２を同時に発光させる。ＬＥＤ１０１より発せられた光が、スリット１１を介して記録紙搬送ガイド１０５上の記録紙Ｐの表面に対し照射され、ＬＥＤ１０４より発せられた光が、光を集光させるためにある集光ガイド１４を通り拡散板によって拡散させられた後、記録紙Ｐの裏面へ照射される。
【００２１】
記録紙Ｐからの反射光は、スリット１２、１３を介し集光されてフォトトランジスタ１０２，１０３に受光され、透過光はスリット１２を介し、集光されてフォトトランジスタ１０２に受光される。これによって、記録紙Ｐの光沢度を検出する。
【００２２】
本実施形態では、ＬＥＤ１０１は、ＬＥＤ光が記録紙Ｐ表面に対し、図１に示すように所定の角度をもって斜めより光を照射させるよう配置されている。
【００２３】
次に、図２を用いてセンサ制御部の内部構成を示すブロック図について説明する。
【００２４】
３０１、３０２は発光素子、３０３，３０４は受光素子を表す。３０５は、発光素子３０１，３０２を駆動するための発光素子駆動部、３０６は、発光素子駆動部を制御するためのメイン制御部である。３０７は、受光素子からの出力値を１０ｂｉｔの分解能でＡ／Ｄ変換を行う、フォトトランジスタ１０２，１０３の出力値を演算するなどの信号処理部を示す。また、３０８は信号処理部で行われた結果を基にあらかじめメモリ３０９に格納されている設定値と比較演算する比較演算部である。メモリ３０９は、ＥＥＰＲＯＭのような不揮発メモリを表し、記録紙判別のための設定値が格納されている。また、メモリ３０９には、発光素子３０２に対して、少なくとも１種類の発光光量値が格納されている。例えば、工場出荷時などに基準紙を用いて基準紙の透過光光量を検出し、その結果とその結果を用いて演算により求めることによって得られる発光光量値を、メモリ３０８に格納する。
【００２５】
透過光量を用いて、記録紙の坪量を検出する方法においては、ＬＥＤ１０４の設定光量をある所定の光量に設定したときの、記録紙の透過光量値と、予め設定した閾値と比較することにより、記録紙Ｐの坪量を判別することができる。例えば、７５ｇ／ｍ２以下の坪量のものを薄紙、７５ｇ／ｍ２より大きく１０５ｇ／ｍ２以下の坪量のものを普通紙、１０５ｇ／ｍ２より大きく１２０ｇ／ｍ２以下の坪量のものを厚紙１、１２０ｇ／ｍ２より大きい坪量のものを厚紙２とすると、上記検出方法により、薄紙、普通紙、厚紙１、厚紙２の４種類に判別することができる。
【００２６】
反射光量を用いて、記録紙の光沢度を検出する方法においては、次のようになる。
【００２７】
図３に発光光量を横軸に、縦軸に正反射光量／乱反射光量の比をとった測定結果を模式的に示す。点線部は、ＬＥＤ１０１の発光光量をある所定の光量に設定したときの設定光量値を示す。この図より、ＯＨＴ＞グロスフィルム＞グロス紙＞普通紙の順に正反射光量／乱反射光量の比が小さくなっていくことがわかる。Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃは、それぞれ、ＯＨＴとグロスフィルム、グロスフィルムとグロス紙、グロス紙と普通紙を判別するための閾値を示している。
【００２８】
したがって、ＬＥＤ１０１を設定光量値で光らせたときの正反射光量／乱反射光量の比を求め、予め設定した閾値Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃと比較することにより、記録紙Ｐの種類を判別することができる。
【００２９】
図４に記録紙判別センサの制御フローチャートを示す。
【００３０】
先ず、ＬＥＤ１０４をあらかじめ調整した光量Ｌａで発光させる（Ｓ４０１）。その際、ＬＥＤ１０１は消灯している。フォトトランジスタ１０２で正透過光量を受光し（Ｓ４０２）、得られた出力値を信号処理（Ｓ４０３）し、記録紙の光沢度を示す値Ｐｂ（正透過光量）を求める。そして、予めメモリに格納されている透過度判別閾値Ｓａと比較演算する（Ｓ４０４）。Ｓａ≦Ｐｂならば、薄紙と判別する（Ｓ４０５）。Ｐｂ＜Ｓａの場合は、予めメモリに格納されている透過度判別閾値Ｓｂと比較演算する（Ｓ４０６）。Ｓｂ≦Ｐｂなら、普通紙と判別する（Ｓ４０７）。Ｐｂ＜Ｓｂの場合は、予めメモリに格納されている透過度判別閾値Ｓｃと比較演算する（Ｓ４０８）。Ｓｃ≦Ｐｂなら、厚紙１と判別する（Ｓ４０９）。Ｐｂ＜Ｓｃの場合は、厚紙２と判別する。
【００３１】
次に、ＬＥＤ１０１、１０４をあらかじめ調整した光量で同時に発光させる（Ｓ４１０）。フォトトランジスタ１０２，１０３で乱反射光量、正反射光量を受光し（Ｓ４１１）、得られた出力値を信号処理（Ｓ４１２）し、記録紙の光沢度を示す値Ｐａ（正反射光量／乱反射光量）を求める。そして、予めメモリに格納されている光沢度判別閾値Ｔａと比較演算する（Ｓ４１３）。Ｔａ≦ＰａならばＯＨＴと判別する（Ｓ４１４）。Ｔａ＞Ｐａの場合は、予めメモリに格納されている光沢度判別閾値Ｔｂと比較演算する（Ｓ４１５）。Ｔｂ＜Ｐａならグロスフィルムと判別される（Ｓ４１６）。Ｐａ≦Ｔｂの場合は、予めメモリに格納されている光沢度判別閾値Ｔｃと比較演算する（Ｓ４１７）。Ｔｃ＜Ｐａの場合は、グロス紙と判別される（Ｓ４１８）。Ｐａ≦Ｔｃならば、普通紙と判断する（Ｓ４１９）。
【実施例２】
【００３２】
本実施例における記録紙判別のための動作に関しては、上述した実施例１における動作と同様に説明できる。
【００３３】
本実施例では、実施例１の制御に加え、光沢度を検出する際に、ＬＥＤ１０４の発光光量を記録紙の坪量によって変化させる制御となっている。
【００３４】
図５はその制御のフローチャートを示している。
【００３５】
先ず、ＬＥＤ１０４をあらかじめ調整した光量Ｌａで発光させる（Ｓ７０１）。その際、ＬＥＤ１０１は消灯している。フォトトランジスタ１０２で正透過光量を受光し（Ｓ７０２）、得られた出力値を信号処理（Ｓ７０３）し、記録紙の光沢度を示す値Ｐｂ（正透過光量）を求める。そして、予めメモリに格納されている透過度判別閾値Ｓａと比較演算する（Ｓ７０４）。Ｓａ≦Ｐｂならば、薄紙と判別する（Ｓ７０５）。Ｐｂ＜Ｓａの場合は、予めメモリに格納されている透過度判別閾値Ｓｂと比較演算する（Ｓ７０６）。Ｓｂ≦Ｐｂなら、普通紙と判別する（Ｓ７０７）。Ｐｂ＜Ｓｂの場合は、予めメモリに格納されている透過度判別閾値Ｓｃと比較演算する（Ｓ７０８）。Ｓｃ≦Ｐｂなら、厚紙１と判別する（Ｓ７０９）。Ｐｂ＜Ｓｃの場合は、厚紙２と判別する。
【００３６】
次に、ＬＥＤ１０１をあらかじめ調整した光量で同時に発光させる（Ｓ７１０）。そして透過光検知の結果が薄紙かどうかを判断し（Ｓ７１１）、薄紙だった場合、ＬＥＤ１０４をαＬａで光らせる（Ｓ７１２）。透過光検知の結果が普通紙かどうかを判断し（Ｓ７１３）、普通紙だった場合、ＬＥＤ１０４をβＬａ（α＞β）で光らせる（Ｓ７１４）。フォトトランジスタ１０２，１０３で乱反射光量、正反射光量を受光し（Ｓ７１５）、得られた出力値を信号処理（Ｓ７１６）し、記録紙の光沢度を示す値Ｐａ（正反射光量／乱反射光量）を求める。そして、予めメモリに格納されている光沢度判別閾値Ｔａと比較演算する（Ｓ７１７）。Ｔａ≦ＰａならばＯＨＴと判別する（Ｓ７１８）。Ｔａ＞Ｐａの場合は、予めメモリに格納されている光沢度判別閾値Ｔｂと比較演算する（Ｓ７１９）。Ｔｂ＜Ｐａならグロスフィルムと判別される（Ｓ７２０）。Ｐａ≦Ｔｂの場合は、予めメモリに格納されている光沢度判別閾値Ｔｃ＋と比較演算する（Ｓ７２１）。Ｔｃ＜Ｐａの場合は、グロス紙と判別される（Ｓ７２２）。Ｐａ≦Ｔｃならば、普通紙と判断する（Ｓ７２３）。
【実施例３】
【００３７】
図６は、本発明第二の実施例である画像形成装置を示した図である。
【００３８】
図中１００１は画像形成装置、１００２は用紙カセット、１００３は給紙ローラ、１００４は転写ベルト駆動ローラ、１００５は転写ベルト、１００６〜１００９はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの感光ドラム、１０１０〜１０１３は転写ローラ、１０１４〜１０１７はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカートリッジ、１０１８〜１０２１はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの光学ユニット、１０２２は定着ユニットである。
【００３９】
画像形成装置は、電子写真プロセスを用い記録紙上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を重ねて転写し、定着ローラによってトナー画像を温度制御に基づき熱定着させる。
【００４０】
また、各色の光学ユニットは、各感光ドラムの表面をレーザビームによって露光走査して潜像を形成するよう構成され、これら一連の画像形成動作は搬送される記録紙上のあらかじめ決まった位置から画像が転写されるよう同期をとって走査制御している。
【００４１】
さらに、画像形成装置は記録紙であるところの記録紙を給紙、搬送する給紙モータと転写ベルト駆動ローラを駆動する転写ベルト駆動モータと各色感光ドラムおよび転写ローラを駆動する感光ドラム駆動モータと定着ローラを駆動する定着駆動モータを備えている。
【００４２】
１０２３は記録紙判別センサであり、給紙、搬送される記録紙の表面に光を照射させて、その反射光を集光し結像させて、記録紙のある特定エリアの画像を検出する。
【００４３】
画像形成装置が備える制御ＣＰＵ（図示せず）は、定着ユニット１０２２によって、所望の熱量を記録紙に与えることによって、記録紙上のトナー画像を融着し定着させる。
【００４４】
次に、図７を用いて、制御ＣＰＵの動作について説明する。
【００４５】
図７は、制御ＣＰＵが制御する各ユニットの構成を表した図である。
【００４６】
図中、２０はＣＰＵ、２１は記録紙判別センサ、２２〜２５はポリゴンミラーおよびモータおよびレーザを備え、感光ドラム面上にレーザを走査し、所望の潜像を描くための光学ユニット、２６は記録紙を搬送するための給紙モータ、２７は記録紙を給紙するための給紙ローラの駆動開始に使用する給紙ソレノイド、２８は記録紙が所定位置にセットされているか否かを検知する紙有無センサ、２９は電子写真プロセスに必要な１次帯電、現像、１次転写、２次転写バイアスを制御する高圧電源、３０は感光ドラムおよび転写ローラを駆動するドラム駆動モータ、３１は転写ベルトおよび定着ユニットのローラを駆動するためのベルト駆動モータ、３２は定着ユニットおよび低圧電源ユニットであり、制御ＣＰＵによって図示しないサーミスタにより温度をモニタし、定着温度を一定に保つ制御がなされる。
【００４７】
３３はＡＳＩＣであり、制御ＣＰＵ２０の指示に基づき、記録紙判別センサ１１および光学ユニット２２〜２５内部のモータ速度制御、給紙モータの速度制御を行う。
【００４８】
モータの速度制御は、図示していないモータからのタック信号を検出して、タック信号の間隔が所定の時間となるようモータに対して加速または減速信号を出力して速度制御を行う。このため、制御回路はＡＳＩＣ３３のハードウエアによる回路で構成したほうが、ＣＰＵ２０の制御負荷低減が図れるメリットがある。
【００４９】
制御ＣＰＵ２０は、図示しないホストコンピュータからの指示によって、プリントコマンドを受けると、紙有無センサ２８によって記録紙の有無を判断し、紙有りの場合は、給紙モータ２６、ドラム駆動モータ３０、ベルト駆動モータ３１を駆動するとともに、給紙ソレノイド２７を駆動し、記録紙を所定位置まで搬送する。
【００５０】
記録紙が記録紙判別センサ２１の位置まで搬送されると、制御ＣＰＵはＡＳＩＣ３３に対して記録紙判別センサ２１に記録紙判別の指示を行い、記録紙判別センサ２１は、記録紙の種類を判別する。
【００５１】
そして記録紙センサ２１で判別された紙種の結果に応じて定着ユニット３２の温度条件を可変制御する。
【００５２】
これは、特にＯＨＴの場合、記録紙の表面に付着するトナーの定着性が悪いとＯＨＴの透過性が悪化するといった問題に対して効果がある。さらに薄紙の場合に定着温度が高いと、排紙される際に紙がカールしてしまうという問題がある。
【００５３】
さらに、記録紙の搬送速度を可変制御する。搬送速度の可変制御は、速度制御を司るＡＳＩＣ３３の速度制御レジスタ値をＣＰＵ２０によって設定することによって実現する。
【００５４】
これは、特にＯＨＴあるいはグロス紙などの場合において、記録紙の表面に付着するトナーの定着性を上げ、グロスを高めて画質の向上を図ることができる。
【００５５】
このように本実施例では、記録紙判別センサによって記録紙の種類を判別し、その結果からＣＰＵは、あるいは定着ユニットの制御温度条件、あるいは記録紙の搬送速度を可変制御することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】記録紙判別センサの構成を示す図
【図２】センサ制御部の内部構成を示すブロック図
【図３】記録紙判別の方法を説明するための図
【図４】第１の実施例を説明するためのフローチャート
【図５】第２の実施例を説明するためのフローチャート
【図６】第３の実施例における画像形成装置を示す図
【図７】第３の実施例における画像形成装置の制御ブロック図
【符号の説明】
【００５７】
１１，１２、１３    スリット
１００    記録紙判別センサ
１０１，１０４    ＬＥＤ
１０２，１０３    フォトトランジスタ
【図１】
2007025114.tif 000003
【図２】
2007025114.tif 000004
【図３】
2007025114.tif 000005
【図４】
2007025114.tif 000006
【図５】
2007025114.tif 000007
【図６】
2007025114.tif 000008
【図７】
2007025114.tif 000009